如何选择载运车辆方案？航天器发射技术！

1.对载运车辆的要求

陆上机动发射装置的载运车辆直接影响发射装置的机动性、生存能力、战斗能力及经济性，影响发射装置的结构形式与使用，是发射装置总体方案设计时要选择的重要设备。选择的基本原则是，尽量选用定型生产的基本型或发展型车辆，或对基本型车辆加以少量改装，使其满足使用要求。这样可以缩短研制周期，节约经费，便于维护保养。具体要求是：

（1）车辆底盘的结构形式和尺寸应符合发射装置总体布置的需要，满足使用要求；

（2）车体结构有足够的强度和刚度，能承受发射时所受的载荷；

（3）具有远距离转移、公路机动、越野机动的良好能力，有必要的行程和行驶速度；

（4）装上发射装置后的车辆质心要低，保证有良好的发射稳定性和行驶稳定性；

（5）车内驾驶和操作人员有良好的工作环境，驾驶员有良好的视野；

（6）有良好的减振措施，减小导弹运输过程中受到的振动冲击载荷；

（7）车辆结构应便于采取防护燃气流冲刷和烧蚀的措施，应考虑对核武器、生物武器、化学武器的防护措施；

（8）安全可靠，操作方便，维护保养简单。

2.车辆形式的选择

载运车辆主要有牵引式和自行式两种，其中牵引式又可分为拖车式和半拖车式两种，拖车又有多轴、双轴和单轴拖车之分，自行式可分为轮式和履带式两种形式。

1）轮式自行式车底盘

一般选择合适的越野载重汽车作为发射装置底盘，其优点是机动性好、速度快、行程远、可充分利用道路行驶。

改装汽车作为发射装置底盘时，要注意几个问题：

（1）全车高度不能超过通过性和稳定性允许的值；

（2）由于驾驶室的限制及燃气流的影响，方向及俯仰发射角将受到限制；

（3）全车质心要符合车体前、后桥载重分配的需要；

（4）根据需要可加长车身，增加燃气流防护板，由分动箱取力，驱动液压泵，为液压系统提供动力源。

2）履带式自行式车底盘

一般用坦克或步兵战车底盘改装，其优点是通过性及稳定性好，转向灵活，有装甲防护利于“三防”（防原子、化学及生物袭击）；其缺点是噪声大、耗油量高、成本高、寿命短。

以履带式自行式车作为发射装置的载运车辆得到广泛的应用。例如苏联“SA－6”及“SA－13”地－空导弹，法国为沙特阿拉伯研制的“猎鹰”地－空导弹，德、法合研的“罗兰特”地－空导弹，美国“MLRS”多管火箭系统，“苏夫劳克－7”火箭炮等都用履带式自行式车作底盘。

3）拖车

可自行设计拖车或半拖车作为载体，其优点是发射装置总体布置的要求容易满足，对质量、尺寸及射界的限制少；行驶稳定性和发射稳定性好；生产周期短，成本低。其缺点是机动性较差、放列与撤收时间较长。

3.车载发射装置的行驶性能

选择运载方案时要作行驶性能计算，以检查选择的合理性。行驶性能包括动力性、机动性、通过性、稳定性、铁路与空运转移能力等。

1）动力性

动力性指发射车在各种运动阻力的道路上最大可能的行驶状态。其标志为最大爬坡角、最大行驶速度、最大加速度、最大行程等。

（1）最大爬坡角。最大爬坡角是在满载发射车没有加速度的条件下，发动机输出最大牵引力时，可能向上行驶的纵向坡度角。这时发动机的全部动力都用来克服道路阻力，由汽车的动力因素和道路滚动阻力系数可以算出。实际上车辆选定后，这个值是已知的。轮式自行式车最大爬坡角范围为20°～30°，履带式自行式车最大爬坡角范围为25°～32°。

（2）最大行驶速度。最大行驶速度是在规定的水平路面上承载时车辆达到的最大速度。公路上为vmax＝40～60 km／h；土路上为vmax＝15～20 km／h；碎石路上为vmax＝20～30 km／h；旷野路上为vmax＝8～10 km／h。其平均速度，在公路上为最大行驶速度的60%～70%，在土路上为最大行驶速度的40%～50%。

（3）最大加速度。最大加速度是在规定的水平路面上，发动机输出最大牵引力时，承载车辆产生的加速度。这时发动机全部动力除用来克服滚动阻力外，其余用来增加车辆的加速度。该值越大，车辆的动力性越好。

（4）最大行程。最大行程是在规定的公路上，一次加油承载车辆能行驶的里程。对于轮式自行式车，公路行驶不小于500 km；对履带式自行式车，公路行驶不小于300 km。

2）机动性

机动性是指在最小面积中转弯、调头和倒车的能力。其标志为最小转弯半径R及总轮距B0。它取决于汽车的转向机构和轴距，一般载重汽车的最小转弯半径为8.0～12 m。如图4.1所示，由式（4.1.1）可计算外轮的最小转弯半径：

图4.1　载运车辆的机动性参数

式中，L为载运车辆的轴距；θ为前外轮的最大转向角。最前端的转弯半径R′比R大一些。

最小转弯半径时的总轮距由式（4.1.2）计算：

最前端外侧与后端内侧沿半径方向的距离B′0比B0大一些。

选用的载运车辆必须满足规定的路面条件，R和B0应小于公路的最小转弯半径和转弯处的路面宽度。

3）通过性

通过性是指通过各种道路、旷野和障碍的能力。它主要取决于载运车辆及总布置的几何参数与力学参数。

（1）离地间隙。离地间隙是载运车辆满载时底盘最低点与路面的距离，反映了无碰撞地通过障碍物及松软土路的能力。一般轮式自行式车的离地间隙为350～450 mm；履带式自行式车的离地间隙为400～450 mm。

（2）通过角。载运车辆前突出点到前轮切线与地面的夹角α1叫接近角；后突出点到后轮切线与地面的夹角α2叫离去角。它们反映了通过壕沟及障碍物的能力。一般轮式自行式车的接近角为20°～45°，离去角为20～45°；履带式自行式车的接近角为30°～45°，离去角大于20°。

（3）涉水深度。涉水深度是载运车辆能够渗水的最高部位到地面的距离。一般轮式自行式车的涉水深度为0.8 m，履带式自行式车的涉水深度为1.0 m。

（4）纵向通过半径及横向通过半径（图4.2）。纵向（横向）通过半径是前、后轮（左、右轮）及两轮间最低点相切之圆的半径，它表示载运车辆通过起伏道路、小丘、拱挢的能力。通过半径越小，其通过能力越好。一般重型轮式自行式车的纵向通过半径为5～6 m，中型轮式自行式车的纵向通过半径为5.5 m。

图4.2　纵向通过半径及横向通过半径

（5）克服垂直障碍物的高度H［图4.3（a）］。

H与驱动轮在路面的附着系数有关。对于单轴驱动汽车，H≈2r／3（r车轮半径）；对于双轴驱动汽车，H≈r。

（6）跨越沟宽b［图4.3（b）］。

对于单轴驱动汽车，b≈r；对于双轴驱动汽车，b≈1.2r。

图4.3　克服垂直障碍物的高度

（7）载运车辆外廓尺寸。不应超出公路运输的限制，保证公路机动性。具体限制可参考中华人民共和国强制性国家标准GB 1589—2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》。

（8）路面的平均比压p。路面的平均比压指与轮胎或履带接触的路面上的单位面积上的平均压强，反映载运车辆通过松软地段、积雪、沙漠以及沼泽地的能力，可由式（4.1.3）计算。

式中，m为车辆总质量；S为车辆与路面接触面积。

对于轮式自行式车，p不应大于0.45～0.6 MPa；对于履带式自行式车，p不应大于0.05～0.075 MPa。(www.xing528.com)

（9）比功率N。其值可由式（4.1.4）计算。

式中，Nmax为发动机最大输出功率。

N值一般不小于11 kW／t。N越大，车辆的动力性能越好。

4）稳定性

稳定性是汽车抵抗倾翻和滑移的能力，包括纵向稳定性和横向稳定性。

（1）纵向稳定条件。

①自行式车。

载运车辆上坡行驶时，可能出现纵向倾翻。如图4.4所示，绕后轮接地点倾翻的条件为

式中，WL为自行式重力。

式（4.1.5）计算的α就是车辆出现纵向倾翻时的路面倾斜角。显然，极限稳定角为αt＝arctan。

图4.4　自行式车的纵向稳定性

由于路面附着力随坡度角的增加而减小，所以车辆倾翻前可能会滑移。由图4.4可知发生滑移的条件为

式中，φ为路面附着系数。

因而纵向滑移的极限稳定角为αφ＞arctanφ。

设计时应当增大b值，减小h值，保证有较大的稳定角。由于b／h＞φ时，滑移将发生在倾翻之前，b／h＜φ时，倾翻将发生在滑移之前，所以应使b／h＞φ的条件成立，使倾翻之前就产生滑移，从而避免车辆倾翻。

②拖车式牵引式车。

拖车式牵引式车也是被广泛采用的载运车辆形式，其纵向稳定性与前述有所不同。如图4.5所示，拖车牵引式车的纵向倾翻条件为

图4.5　拖车式牵引式车的纵向稳定性

式中，NT1、NT2分别为拖车式牵引式车前、后轮的反力；PT为牵引力；hT为拖车式牵引式车质心离地高；h1为牵引杆离地高。纵向倾翻必然发生在上坡时，此时行驶速度低，空气阻力可忽略，同时认为等速行驶，牵引力用于克服上坡阻力，即

在倾翻时，有NT1＝0，NT2＝WT cosα。式中WT是拖车式牵引式车的重力。将这些条件代入式（4.1.7）中，可得

用上式可以确定拖式牵引式车纵向倾翻的极限稳定角。

下面分析拖车式牵引式的纵向滑移条件，认为上坡时，拖车式牵引式车驱动轮的附着力全部用于克服爬坡阻力，即

式中，WTH为拖车式牵引式车驱动轮的负载。

当上式左边大于右边，即阻力大于附着力时，拖车式牵引式车发生滑移，驱动轮滑移条件为

由上式可确定滑移的极限稳定角。纵向稳定角应对α及αφ比较后再定。当αφ＜α时，滑移发生在倾翻之前，这时的最大爬坡角由纵向滑移条件决定。当αφ＞α时，倾翻发生在滑移之前，这时的最大爬坡角由纵向倾翻条件决定。

显然，设计拖车式牵引式车时也应该保证αφ＜α，以避免车辆倾翻。

（2）横向稳定条件。

横向稳定条件由在横向斜坡上行驶时载运车辆不发生倾翻及不出现滑移现象而定。

如图4.6所示，若载运车辆沿横向倾斜的弯曲路面行驶，车的重力分力及离心力可能使其倾翻。假设载运车辆沿着曲率不变的弯曲路面行驶，则

图4.6　横向稳定性条件

所以有

式中，v为行驶速度；R为路面曲率；B为车轮宽度。

由式（4.1.11）可计算横向倾翻的极限稳定角，而不发生倾翻允许的最大速度可由式（4.1.12）计算：

发生横向滑移的极限条件为

所以有

由式（4.1.13）可确定横向滑移的极限稳定角，而不发生横向滑移所允许的最大速度可由式（4.1.14）计算：

对比式（4.1.11）和式（4.1.13）可以看出，在弯曲路面上的离心力使横向极限稳定角减小；当时，在倾翻之前发生滑移；当时，在滑移之前发生倾翻。

5）铁路与空运转移能力

前面介绍的是载运车辆依靠本身动力实现快速行驶的能力。除此之外，载运车辆还要具有借助铁路、空运、海运转移的能力。

（1）铁路运输。载运车辆要能用铁路远距离运输，其外形尺寸必须在GB 146.1—1983规定的机车车辆限界之内。标准轨距铁路机车车辆的限界如图4.7所示。

（2）空中运输。载运车辆空中运输时，其外形尺寸应满足空中运输的限制。

图4.7　标准轨距铁路机车车辆的限界（单位：mm）